建筑围护结构的节能设计浅析

代云露

摘要：围护结构为建筑工程的重要组成部分，其在建筑节能设计中占据着关键性地位，通过对其的合理设计，能够在很大程度上来降低建筑能耗。对围护结构进行节能设计，必须要了解建筑工程能耗特点，掌握围护结构的节能原理，对各影响因素进行综合分析，有针对性的来进行设计，在确保结构建设质量的基础上，来降低能耗。本文对建筑围护结构节能原理进行了分析，并对节能设计方案做了简要的探讨。

关键词：建筑工程；围护结构；节能设计

建筑工程围护结构主要包括屋面、门窗以及外墙等，其散热量可以占到整个建筑总能耗的70%～80%，对其进行节能研究，对实现建筑工程节能降耗具有重要意义。

一、建筑围护结构节能原理分析

围护结构节能原理即采用合理的材料，配合专业技术手段对建筑围护结构热工性能进行改善，确保在夏季能够阻止过高太阳辐射，提高夏季隔热效果。而在冬季则能够避免室内热量传递到室外环境，实现室内保温的目的，将室内温度维持在一个舒适的范围内。通过对围护结构的综合设计，减少辅助设备的应用，在根本上来减少建筑能耗。

二、建筑围护结构节能设计影响因素

1.外部因素

如室外空气温度、湿度、风速以及太阳辐射强度等，通过热交换与空气交换的形式来对建筑室内热湿环境与能耗产生影响。对于建筑围护结构来说，其外表面长期暴露在空气中，受外部环境各项因素影响比较大，外墙、屋面等结构不透光，并且具有一定的蓄热性能，这样室外空气温度就会对室内总换热热阻产生影响。如太阳辐射可以通过屋面与墙体吸热，使得室内温度升高；或者天空散射受围护结构表面与周围环境长波互辐射多重影响导致室内温度升高。建筑围护结构外墙与屋面等结构都具有一定的热容、热阻值，对室内温度的影响需要一个过程，这样就可以采取相应的措施来进行改善优化，降低太阳辐射以及外部环境因素对室内环境舒适度的影响。而外门、外窗等结构虽然也具有热阻值，但是受自身结构特性影响，其蓄热量非常少，基本上会在短时间内对室内环境造成影响。尤其是太阳辐射透过窗玻璃直接照射在房间以及其他围护结构表面形成热量，因此需要针对此特性来选择措施进行优化设计。

2.内部因素

内部因素主要包括照明灯具、电器设备以及人体散热等方面，对房间热作用主要包括显热与潜热两种。人体与设备散湿伴随着潜热直接作用于室内空气并对环境立即产生影响；而照明、设备以及人体显热与散热则以两种形式进行热交换，通过对流的形式作用于室内空气，或者是以辐射的方式，对室内各个表面进行热量的传递，然后通过各表面与室内空气间对流换热，最后逐渐传递给室内空气。

三、建筑围护结构节能设计优化措施分析

1.工程概述

以某建筑工程为例，地上层数20层，主要采用框架结构，工程为南北朝向，单框双玻塑钢窗，墙体与屋面构造采用当地建筑常用构造。该工程所在区域为严寒A区，总体布局上分析建筑结构体型系数为0.25，外墙结构设计为200mm陶粒混凝土砌块、100mm厚岩棉板以及100mm陶粒混凝土砌块。保温层为130mm岩棉板，并且金属屋面采用不燃烧体玻璃棉卷毡保温，其导热系数<0.058W/（㎡·K），屋面传热系数小于0.35（㎡·K），屋面透明面积小于总面积20%。另外，工程外窗结构采用塑钢双玻璃窗，保温性能6级，抗风压性能4级，传热系数<（㎡·K）。对于所有冷桥以及门窗洞口部位均采用30mm厚岩棉保温处理。

2.围护结构设计

2.1屋面结构

对屋面结构进行保温隔热设计，争取最大程度上降低屋面导热对顶层房间室内环境造成影响，降低采暖空调能耗。第一，合理选择保温材料。对建筑工程实际建设需求，对建设环境、屋面结构形式以及防水需求等进行综合分析，在提高经济性效果的同时，最大程度上提高屋面结构保温隔热性能。常用为导热系数小、蓄热系数大的保温材料，尽量不要选择密度过大的材料。第二，隔热层厚度。以建筑热工需求为依据，来确定保温隔热层厚度，并做好屋面材料层排列顺序管理。第三，屋面隔热形式。屋面结构优化设计本质上就是对结构热工性能进行改善，减少热量的传递，常见的隔热形式有保温屋面、架空通风屋面、倒置式屋面以及绿化屋面等，以满足实际需求为目的进行设计。如传统保温隔热屋面，先铺设保温隔热层，然后铺设防水层与保护层，应用范围比较广。而架空隔热屋面即在屋顶中设置通风空气间层，利用空气间层流动来消除部分热量，实现屋顶结构的二次传热，来避免过多热量传递到室内，更适用于炎热地区。

2.2外窗结构

外窗结构在建筑物围护结构中热工性能最差，很大程度上决定了室内热环境与总体能耗，设计时所有朝向的窗墙面积比小于0.7，当窗墙面积比小于0.4时，需要将玻璃可见光透射比控制在0.4以上。为确保外窗气密性满足设计要求，需要做好外窗结构规格尺寸控制，提高组装的精准度，降低尺寸误差导致的安装缝隙过大，减少空气渗透对室内环境温湿度的影响。同时还应做好各种密封材料与密封方法的相互配合，即在玻璃下安装密封性衬垫材料，用密封条对玻璃两侧进行完全密封处理。另外，本工程为公共性建筑，外窗设计时尽量不要选择大面积玻璃幕墙，可以选择用中空玻璃、暖边间隔技术、惰性气体填充等工艺处理，既可以控制外窗导热系数，同时也可以达到自然透光需求。

2.3外墙结构

外墙结构分为单一材料墙体与复合墙体两种，为全面满足工程建设需求，现在外墙结构大部分选择用复合墙体设计方式，如砌块复合墙体、现浇与预制混凝土夹心墙，以及外贴复合墙体等。本工程为写字楼，需要对外墙结构进行保温设计，提高墙体储热性能，提高办公室室内热稳定性。

结束语：

围护结构是建筑工程的重要组成部分，其设计效果如何在很大程度上决定了工程建设与运营能耗，为实现绿色建筑建设，将节能降耗理念贯彻到底，就需要从多个角度进行分析，确定围护结构设计需要研究的要点，总结以往经验，从实际情况出发，选择合适的技术方案进行优化。

参考文献：

[1] 万畅.节能建筑围护结构设计与仿真应用研究[D].武汉理工大学，2010.

[2] 沈小芹.效费比在成都地区办公建筑外围护结构节能设计中的应用[D].西南石油大学，2012.